(57)【要約】【課題】  信号伝送部材に沿って，温度測定手段を移動させながら温度分布を求める温度分布測定装置を開発する．【解決手段】  信号伝送部材に温度測定装手段を取り付け，環境温度を測定しつつ，信号伝送部材をガイドとして移動する他の温度測定手段により，環境温度を測定し，両者の比較から温度の空間分布・時間変化を精度よく測定する．この際，移動する温度測定手段が信号伝送部材の回りを回転しない手段を設ける．【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル状の信号伝送部材と，該部材に取り付けられた第１の温度測定手段と，該部材をガイドとして移動する第２の温度測定手段とを有し，移動する該第２の温度測定手段の形状と該部材の形状が互いに回転できない構成であり，
少なくとも１つの第１の温度測定手段が取り付けられた該部材をガイドとして，少なくとも１つの第２の温度測定手段を移動させ，温度分布を測定することを特徴とする温度分布測定装置．
【請求項２】
ケーブル状の信号伝送部材の構成材料にＦＲＰが含まれることを特徴とする請求項１に記載の温度分布測定装置．
【請求項３】
少なくとも１つの圧力測定手段を有することを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の温度分布測定装置．
【請求項４】
少なくとも１つの超音波送波器を有することを特徴とする請求項１，請求項２，及び請求項３に記載の温度分布測定装置．
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，メタル線や光ファイバ等のケーブル状の信号伝送部材に沿って温度分布の測定を行う，温度分布測定装置に関わる．
【背景技術】
【０００２】  光ファイバセンサを利用する公知技術によると，光ファイバセンサに沿って長距離の温度分布が測定できることが知られているが，位置決定の誤差が±１ｍ程度，温度の測定誤差が±０．１℃程度である（非特許文献１）．一方，温度センサを利用する最近の特許技術であれば，分解能±０．００１℃程度の温度測定が実施できる（特許文献１）．
【特許文献１】  特願２００８−３３６００１  周波数変化測定法及びその装置
【非特許文献１】  住友電気工業株式会社，ＯＰＴｈｅｒｍｏ  ＳＵＴ−６（カタログより）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  音響測位による海底地殻変動観測では，海底に固定した音響トランスポンダーの位置の移動から地殻変動を検出するが，音響測位をする場合，海中の音速変化の影響を補正する必要がある．通常は，音響測位を行う海域における海中温度の鉛直分布を測定して音速変化の補正に利用する．しかし，公知技術による光ファイバセンサによる温度測定の精度では不十分であり，より精度の高い温度分布測定装置が望まれている．高精度の温度測定手段を用い，ケーブル状の信号伝送部材をガイドとして，鉛直方向に移動しながら高精度の温度測定を実施すれば，精度よく鉛直方向の温度分布を求めることができる．【０００４】  温度分布を測定する場合，複数の温度測定手段をワイヤー等で連結し互いに離した状態で，第１の信号伝送部材（メタル線や光ファイバ等）をガイドとして移動させながら測定すると効果的である．この場合，温度測定手段が長い部材の回りを回転すると，ワイヤー等が第１の信号伝送部材に巻きつき温度測定手段を移動させることが困難になる．また，温度測定手段にワイヤーに代わる第２の信号伝送部材（メタル線や光ファイバー等）が取り付けられている場合も，第２の信号伝送部材が，第１の信号伝送部材に巻きつき移動が困難になる．これらの移動を妨げるトラブルを避けるには，温度測定手段が移動する際に，第１の信号伝送部材の回りを回転しない構成にすればよい．
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり，本発明の第１の局面は，次のように規定される．すなわち，ケーブル状の信号伝送部材と，該部材に取り付けられた第１の温度測定手段と，該部材をガイドとして移動する第２の温度測定手段とを有し，移動する該第２の温度測定手段の形状と該部材の形状が互いに回転できない構成であり，少なくとも１つの第１の温度測定手段が取り付けられた該部材をガイドとして，少なくとも１つの第２の温度測定手段を移動させ，温度分布を測定する温度分布測定装置．【０００６】  このように規定される第１の局面における温度分布測定装置１０について図１を用いて説明する．図１では船上の１０から海中に投じられた第１の信号伝送部材１１の先端と中間２カ所に等間隔で第１の温度測定手段１２が取り付けられ，１１を介して船上の１０に温度変化の情報が伝送され，かつ，３個の第２の温度測定手段１３が互いに第２の信号伝送部材１４で連結された構成である．この実施例では１２によりリアルタイムで３カ所の温度を測定しつつ，３個の１３を連結している１４を巻き取ったり巻き戻すことで重力の作用により１１に沿って移動させ，３カ所で同時に精度よく温度を測定し，１４を介してリアルタイムで，１０により温度分布を求める．さらに，適宜の手段で１２のデータと合わせて解析し温度分布の時間的変化を求める．【０００７】  本発明の第２の局面は，次のように規定される．すなわち，信号伝送部材の構成材料にＦＲＰが含まれる第１の局面における温度分布測定装置．【０００８】  このように規定される第２の局面では，第１の局面とは第１の信号伝送部材１１の材料が異なるだけであり，材料に関わる説明以外は省略する．繊維強化プラスチック（せんいきょうかプラスチック、Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）であるＦＲＰは，ガラス繊維などの繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させた複合材料のことであり，金属材料よりも比強度が大きく，軽量化が可能，保温性がよい，腐食しにくい等の性質があり，弾性体のような性質を持たせることができる．このため，ＦＲＰを１１の材料にしてもドラム等で巻き取ることができ，わずかな力では屈曲しない性質があり，１１をガイドにして第２の温度測定手段１３を移動させる場合に好適である．【０００９】  本発明の第３の局面は，次のように規定される．すなわち，少なくとも１つの圧力測定手段を有する第１の局面，第２の局面における温度分布測定装置．【００１０】  このように規定される第３の局面における温度分布測定装置２０について，図５を用いて説明する．この実施例では第１の信号伝送部材２１の先端と中間に等間隔で第１の温度測定手段２２が取り付けられており，２１を介して海水温度を測定する．また，この実施例では，２１をガイドとして移動する第２の温度測定手段２３が２個の構成であり，互いを連結した第２の信号伝送部材２４を介して移動しながら海水温度を測定する．２１を船上から海中に投じた場合，船の動きが変化したり，海流で海水が移動する場合，２１は必ずしも鉛直ならず，２１に取り付けられて温度測定している第１の温度測定手段２２の海面からの深さが特定できない．同時に，２１をガイド��して移動する第２の温度測定手段２３の深さも決められない．しかし，例えば，同じ容器内に２２と圧力測定手段２５があれば，圧力の違いを利用して２２の深さを求めることができるし，その深さからガイドである２１の傾きが分かり，２２や２３の深度も決められる．図５では，２５が２２と同じ容器に収納されている場合を想定し，詳細を図示せず，（２５）とした．【００１１】  本発明の第４の局面は，次のように規定される．すなわち，少なくとも１つの超音波送波器を有する第１の局面，第２の局面，第３の局面における温度分布測定装置．【００１２】  このように規定される第４の局面では，第１の信号伝送部材の先端において同じ容器内に該温度測定手段と超音波送波器とがあれば，必要に応じて第１の信号伝送部材を介して該超音波送波器より超音波を送出し，その信号を適宜手段で船底で受信し，第１の信号伝送部材に沿う海水中の超音波伝搬速度が実測できる．そして，温度分布の測定結果の誤差の評価ができ，誤差を軽減させることで音響測位の精度が向上する．海中における超音波伝搬速度は超音波送波器の深さ，超音波を超音波送波器から送出した時刻，船底で受信した時刻より算出できる．
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明による温度分布測定装置の第１実施例を図１，図２，図３で示す．図１は，船上に温度分布測定装置１０があり，海中に投じられた第１の信号伝送部材１１の先端と，中間２カ所に等間隔で第１の温度測定手段１２が取り付けられ，１１を介して船上の１０に温度変化の情報が伝送される構成である．また，１１をガイドとして，第２の信号伝送部材１４で連結された３個の第２の温度測定手段１３を移動させつつ，海水温度を測定する例である．この場合，１４は船上に設けた図示しないドラム等で巻き取れる構造で，線上の１０により温度変化の情報を１４を介して取得し、リアルタイムで海水温度を測定する．１１の断面が非円形で，例えば図２に示す形状であり，移動する１３を上部から見た場合，１３の一部が図３の様な断面を有しており，図２の断面と図３の断面の形状が，互いに回転せずに移動することに好適であるとする．【００１４】  船上のドラム等に巻き付けた１４を巻き戻せば，重力の作用で１３は互いの距離を保ちながら１１沿って下方に移動する．逆に１４を巻き取れば，互いに一定の距離を保ちながら１１に沿って上方に移動する．１４の巻き取り長さや巻き戻し長さから３個の１３の海面からの深さが求められる．この場合，１１の断面である図２と，図３の断面で示す１３の一部である中空部分の形状が互いに非円形であり，個々の１３は１１の回りを回転することがない．このため，移動する１３に接続されている１４が，１１に絡みつくことはなく，１３の移動がスムーズに行われる．仮に，図２の断面が円形状で１３が１１の回りを回転すると，１４が１１に絡みつき移動できなくなる．このように１４を利用して１３を移動させつつ，３カ所で同時に精度よく温度を測定し，１４を介してリアルタイムで，船上の１０により，１１に沿って温度分布を求める．さらに，１１に固定された１２による温度データを１１を介して取得し，そのデータを参考にして，適宜の手段で温度分布の時間的変化を求める．【００１５】  移動可能な１３の一部である断面が図３の様に同一平面上にあってもよいし，図４で示すＡ，Ｂの様に２つに別れており，上下に少し離れて弓形のアームを持つ構造で，互いに１８０度より少し大きな角度まで先端が伸びて互いに交差すると好適である．この場合，上部から見ると図４のＡとＢ（Ａ１とＡ２，Ｂ１とＢ２の波線）が重なる構成であるとする．変形し易いアームを利用すれば，アームを広げることで１３を１１に取り付けたり取り外すことが簡単にできる．なお，図１，及び以下の図５，図６では，アーム等の連結部は図示してない．【００１６】  本発明による温度分布測定装置の第２実施例について，図１，図２，図３を用いて説明する．第２実施例では，船上の温度分布測定装置１０を構成する信号伝送部材１１の材料にＦＲＰを使用する．この材料に関わる説明以外は第１実施例と同じであり省略する．ＦＲＰは，ガラス繊維などの繊維をプラスチックの中に入れ，強度を向上させた複合材料のことであり，金属材料よりも比強度が大きく，軽量化が可能，保温性がよい，腐食しにくい等の性質があり，弾性体のような性質を持たせることができる．１１が，ＦＲＰを材料に含み，ガイドとしての１１が軽くて金属材料のよ���な性質を持てば，ドラム等による巻き取りや巻き戻しの作業が簡単で，船上から海中への出し入れの作業性が向上する．また，海流等の影響を受ける場合も，１１に固定する１２の間の距離が変わりにくく，圧力測定手段で，その深度を決め易くなる．【００１７】  本発明による温度分布測定装置の第３実施例を図５で示す．図５では，船上に温度分布測定装置２０があり，船上から投入したガイドとしての第１の信号伝送部材２１に２個の第１の温度測定手段２２（圧力測定手段２５と同じ容器内にあるとする）を等間隔で取り付け，第２の局面で示した適宜の手段で，第１の信号伝送部材を介して船上の２０で温度分布を求める例である．この場合，２２と共に備えられた圧力測定手段２５により圧力を測定する．また，固定した２２の中間域の温度は，第１の局面におけると同様の適宜の手段で第２の信号伝送部材２４を介して，２個の移動式の第１の温度測定手段２３で測定する．船の移動速度が大きく，図５で示すように２１が斜めになった場合でも，２５の測定結果から２２の深度が求められ，この深度を基準にして移動式の２３の深度が求められ，その深さ方向の温度分布が求められる．さらに，２１に固定された２２による温度データを参考にして，適宜の手段で温度分布の時間的変化を，深度も含めて正確に求めことができる．図５では，２５を２２と同じ容器に収納するため，（２５）として記した．【００１８】  図示はしないが，本発明による温度分布測定装置の第４実施例を図５を用いて説明する．図５のガイドとしての第１の信号伝送部材２１の先端の容器内に，２２，２５，と共に超音波送波器２６を備え，温度分布測定装置２０から出力した送信信号に基づいて，２６により超音波を送波する．その超音波を船底で図示しない超音波受波器で受信する等すれば，海中における超音波の速度が実測でき，２１に沿って測定した温度分布の誤差の評価ができる．また，その評価にしたがって温度分布の修正をすれば，音響測位の精度を向上させることができる．【００１９】  上記の説明では，圧力測定手段２５，超音波送波器２６を第１の信号伝送部材２１の先端に固定する例について説明したが，２５，２６は他の位置の第１の温度測定手段や第２の温度測定手段と同じ容器に収納してもよい．複数個にすれば補正用のデータが増え，より精度よく音響測位ができる．ここには図示しないが，上記の温度分布測定装置２０では，船上だけでなく，ブイ等から海中に入れた２１の先端に２２，２５，２６を取り付け，温度分布測定に利用することもできる．ブイを利用する場合は，太陽電池を利用し，２３を移動させるコマンド信号や取得したデータは無線や衛星電話を利用して伝送することが好ましい．【００２０】  光ファイバを温度センサとする光ファイバセンサを含む２１をガイドとして利用する場合，公知技術により光ファイバセンサを第１の温度測定手段２２として利用し，光ファイバセンサに沿って温度分布を求めることができる．このような場合，光ファイバセンサによる温度分布と，２３による深さ方向の温度分布と比較し，補正することで，精度の高い温度分布を求めることができる．【００２１】  上記した実施例では，第１の温度測定手段（１２，２２）のデータは第１の信号伝送部材で船上の温度分布測定装置（１０，２０）に入力される構成であったが，第１の温度測定手段（１２，２２）に電源としての電池とメモリーを搭載すれば，測定データをメモリーに蓄え，船上に回収した後，データを取り出せばよい．同様に，第２の温度測定手段（１３，２３）による温度の測定結果をメモリーに蓄え，回収後にデータを取り出してもよい．また，第１の信号伝送部材だけでなく第２の信号伝送部材にＦＲＰを利用すると好適である．【００２２】  本発明による温度分布測定装置の第５実施例を図６，図７，図８で示す．図６は，海底に設置した温度分布測定装置３０より，第１の温度測定手段３２を有する第１の信号伝送部材３１を敷設し，１個の第２の温度測定手段３３を適宜の手段で３１に沿って移動させながら温度分布を測定する例である．この例ではガイドとしての３１が支柱と補助ワーヤーにより海底から一定の高さに支えられ，切れ目が無くエンドレスに敷設されている．３３は電池で作動し，温度データはメモリーに蓄えられ，測定終了後に適宜の手段で回収されるものとする．【００２３】  図７は，補助ワイヤーに取り付けられたアームにより斜め下方から，３１が支えられている断面図を示す．この場合，３１の断面は円形である．図７には支柱や補助ワーヤーは図示せず，補助ワイヤーから出ているアームの一部を示した．補助ワイヤーを支える支柱は図６では外側にあり，３３を３１に吊り下げている金具の形状は，紙面の右側から３１に吊り下げる手段を有しており，３３は重力の作用で回転することなく姿勢を保ち，斜め下方から支えているアームの作用で，支柱の脇であってもスムーズに移動できる．３１の断面が円形ではなく，図８のように変形していれば移動時の姿勢はより安定に保たれ，３３は３１の回りを回転しにくくなる．【００２４】  上記は，船上から海中に第１の信号伝送部材を降ろす場合に関する実施例であったが，海底に温度分布測定装置を設け，海底からケーブル状の部材を浮きを用いて上方に吊り上げ，上下方向の温度分布を測定することもできる．また，海底ケーブルを利用すれば，海底ケーブルを介して温度測定手段のデータを陸域の観測点に設けた温度分布測定装置で得ることもできる．【００２５】  上記では，鉛直方向の温度分布を測定する例について述べたが，浮きやブイを利用して海面下の水平方向に３１を敷設してその深さにおける水平方向の温度分布を求めることもできる（図示しない）．当然のことながら，これらの手法を組み合わせる方法もある．これらの方法で測定する場合，電源にバッテリー太陽電池を用い，自動的に第２の温度測定手段３３を移動させ，データをメモリーに記憶させたり，無線や衛星電話等の適宜の手段を利用し，データを取得する．【００２６】  一方，ここでは図示しないが，水平に長いトンネル内に敷設した第１の信号伝送部材に沿って温度分布を測定する際にも利用できる．この場合は，データ伝送用の第２の信号伝送部材をＦＲＰを含む材料と共にケーブルを構成し，そのケーブルを巻いたドラム近傍にケーブルの端を誘導し，その端を引くようにすると，第１の温度測定手段を移動しやすい．一方，工場内に第１の信号伝送部材を敷設して，上記と同様に第２の温度測定手段を移動��せるケーブルの端を引き，データを無線伝送する構成にすると，工場内の温度分布が簡単に測定できる．【００２７】  ここでは図示しないが，海水中の塩分濃度の違いも音速に影響を与える．しがたって，上記の実施例で示した温度測定手段だけでなく，塩分濃度測定手段を用いて塩分濃度の分布を測定し音速の補正をすれば，音響測位の精度をより向上させることができる．【００２８】  この発明は，上記の実施の形態や実施例の説明に何ら限定されるものではなく，特許請求の範囲の記載を逸脱せず，当事者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる．
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】  本発明による温度分布測定装置の第１実施例．
【図２】  第１の信号伝送部材の断面図の第１例．
【図３】  第１の温度測定手段の一部の断面図の例．
【図４】  第１の温度測定手段の一部の弓形のアームを示す図の例．
【図５】  本発明による温度分布測定装置の第４実施例．
【図６】  本発明による温度分府測定装置の第５実施例．
【図７】  第２の温度測定手段と，第１の信号伝送部材の断面図の第１の例．
【図８】  第２の温度測定手段と，第１の信号伝送部材の断面図の第２の例．
【符号の説明】
【００２９】１０，２０，３０  …  温度分布測定装置
１１，２１，３１  …  第１の信号伝送部材
１２，２２，３２  …  第１の温度測定手段
１３，２３，３３  …  第２の温度測定手段
１４，２４，３４  …  第２の信号伝送部材
２５  …  圧力測定手段，  ２６  …  超音波送波器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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